DE1756532C - Flugzeug mit schwenkbaren Strahltriebwerken - Google Patents

Description

: Die Erfindung betrifft ein Flugzeug mit mindestens jo einem axial durchströmten Strahltriebwerk zu bei· den Seiten seiner Längsmittelebenc, die aus einer Stellung zur Vortriebserzeugung in eine Stellung zur Auftriebserzeugung schwenkbar sind.

Bei derartigen Flugzeugen werden für den strahlgetragenen Flug innerhalb der Start- bzw. Landephase die Treibgasstrahlen der Triebwerke vertikal nach unten gerichtet, und zwar durch Schwenken der Strahltriebwerke. Bei am Boden oder in der Nähe des Bodens befindlichem Flugzeug treffen die heißen Treibgasstrahlen dabei auf die Bodenfläche auf und breiten sich an dieser nach allen Richtungen aus. Die sich in Richtung auf den Flugzeugrumpf hin ausbreitenden Teilströme der Treibgasstrahlen der Triebwerke beider Flugzeugseiten treffen im Bereich des Flugzeugrumpfes bzw. der Flugzeuglängsmittelebene zusammen und bilden eine aufwärtsgerichtete Heißgasfontäne. Diese Heiligasfontäne gelangt beim Aufwärlsströmen zu beiden Seiten des Flugzeugrumpfes auch in den Bereich der Lufteinläufe der Strahltriebwerke und ruft eine ungünstige Beeinflussung des Temperaturspektrums in diesem Bereich hervor. Das Ansaugen heißer Treibgasstrahlen ruft eine unzulässig hohe Erwärmung der Strahltriebwerke hervor, die zu erheblichen Schaden an den Triebwerken führen kann.

Um diese nachteilige Wirkung zu vermeiden sind bereits eine Anzahl von Maßnahmen bekanntgeworden. So ist es bekannt, auf die Bodenfläche Plattformen aufzulegen, die Roste mit Slrahlablenkkanälen zur Abführung der auf die Plattformen auftreffenden heißen Treibgasstrahlen enthalten. Derartige Plattformen schränken jedoch einerseits die Einsatzflexibilität dieser Art von Flugzeugen erheblich ein und stellen andererseits einen erheblichen Aufwand dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel vorzusehen, durch die eine wesentliche Verminderung der Gefahr des Ansaugens von heißen Treibgasstrahlen durch die Triebwerke erzielbar ist. Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strahltriebwerke beider Flugzeugseiten in ihrer Stellung zur Auftriebserzeugung eine nach auswärts geneigte I age einnehmen, so daß ihre Lufteinläufe einen größeren Abstand von der senkrechten Längsmittelebene des Flugzeugs haben als ihre Auslaßdüsen, und daß den Strahltriebwerken je eine die Treibgase aus ihrer Austrittsrichtung in eine Richtung senkrecht nach unten ablenkende Strahlablenkeinrichtung zugeordnet ist.

Mit einer solchen Ausbildung wird auf relativ einfache Weise eine Rezirkulation heißer Treibgasstrahlen verhindert und die Temperatur in den· Triebwerken in zulässigen Grenzen gehalten. Die Luftcinläufe der Triebwerke werden in einen Bereich geschwenkt, in dem geringere Temperaturen des aus der Rezirkulation herrührenden Temperaturspektrums vorhanden sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht ein weiteres Merkmal außerdem noch darin, daß zur Erzielung einer Abhängigkeit zwischen der Schwenkbewegung der Strahltriebwerke und der Verstell bewegung der Strahlablenkeinrichlungen Kopplungsmittel vorgesehen sind.

Mit dieser Ausführung wird trotz der Verschwenkung der Strahltriebwerke aus ihrer Horizontalen in eine mit ihren Einlassen nach außen geneigte Lage erreicht, daß die Treibgasstrahlen in maximaler Schwenkstellung der Triebwerke vertikal gegen die Bodenfläche gerichtet sind und Schubverluste vermieden werden. Der Ablenkwinkel ist dabei kleiner als 90°, wodurch die Ablenkverluste relativ klein gehalten werden können.

Es besteht ferner ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß mittels der Strahlablenkeinrichtungen auch eine Strahlrichlungsändcrung in zueinander und zur Flugzeuglängsmjttelebene parallelen Ebenen oder annähernd in diesen Ebenen vorgenommen wer-ίο den kann.

Durch eine solche Kopplung wird erreicht, daß innerhalb des gesamten Schwenkvorgangs während der Transition keine seitliche Auslenkung der Strahlvektoren erfolgt und dadurch der in senkrechter Richtung wirksame Schub keine Verringerung erfährt. Außerdem wird durch das Schwenken der Triebwerke in der beschriebenen Weise eine Verkürzung der Hebelarme zwischen den Strahlvektoren und der Flugzeuglängsmittelebene erreicht, und damit z. B. bei ao Triebwerksausfall eine Verminderung der dadurch hervorgerufenen Rollmomente bewirkt.

Erfindungsgemäß sind ferner die Schwenkachsen der Strahltriebwerke möglichst nahe dem Strahlaustritt angeordnet. Damit treten innerhalb des Schwenka5 Vorganges während der Transition nur geringe Hebelarmänderungen in bezug auf die Nickachse zum Flugzeugschwerpunkt auf, und bei maximaler Schwenkstellung der Strahltriebwerke und der Strahlablenkeinrichtung liegen die Strahl vektoren in einer gemeinsamen, den Flugzeugschwerpunkt enthaltenden Ebene.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht von vorn die eine Häifte eines Flugzeuges in Verbindung mit einem Strahltriebwerk;

Fig.2 xeigt einen Teil des Flugzeuges in Seitenansicht nach F i g. 1;

F i R. 3 zeigt das Flugzeug in einer Draufsicht gemaß Fig. 1 und2;

F i g. 4 zeigt in einem Ausschnitt aus F i g. 1 eine Einzelheit der Aufhängung der Triebwerke am Tragflügel von vorn gesehen;

Fig. 5 zeigt in einem weiteren Ausschnitt aus F i g. 1 in vereinfachter Weise dargestellte Einzelheiten einer Strahlablenkeinrichtung.

Das in der Zeichnung dargestellte Flugzeug ist für vertikalen Start und Landung vorgesehen. Es ist dabei zu beiden Seiten der Flugzeuglängsmittelebene E-E am Tragflügel je ein Strahltriebwerk angeordnet. Der Tragflügel ist hierbei am Rumpf in der Art eines Schulterdeckers angebracht, wobei die Strahltriebwerke unterhalb des Tragflügels an entsprechenden Aufhängungen befestigt sind. Die Strahltriebwerke sind mittels der Aufhängungen gegenüber dem Flugzeug schwenkbar. Die Aufhängungen weisen eine spiegelbildliche Anordnung zueinander auf.

In der Zeichnung sind mit 1 der Flugzeugrumpf, mit 2 der Tragflügel und mit 3 die Strahltriebwerke bezeichnet. Ferner sind die Aufhängungen für die Strahltriebwerke mit der Bezugsziffer 4 versehen. Die verwendeten Strahltriebwerke dienen sowohl zur Erzeugung des Vortriebes als auch zur Erzeugung von Vertikalschub.

Die Aufhängungen 4 für die Strahltriebwerke 3 setzen sich aus einem Trägerteil 10 und einem daran schwenkbar gelagerten Trägergestell 11 zusammen. Die Trägerteile 10 sind mittels Befestigungen 13 und

Verstrebungen 14 mit dom Tragflügel 2 starr verbunden, während die Trägergestelle U mit ihren Bügeln 16 sowie Verstrebungen 17 d(f Strahltriebwerke 3 aufnehmen. Die Trägergestelle 11 sind gemeinsam mit den zugehörigen Strahltriebwerken 3 um Achsen 18 s gegenüber den Trögcrteilen IO bzw. dem Flugzeug schwenkbar. Die Achsen 18 liegen dabei in einer gemeinsamen zur FlugzeugJMngsmittelebene E-E senkrechten Eücne und sind nach außen unten geneigt. Die Lage der Schwenkachsen 18 ist unter Berücksichtigung einer sicheren Aufhängung der Triebwerke am Tragflügel so weit als möglich lh Richtung auf die Strahldüse? nach hinten verlegt. Zwischen dem Tragflügel 2 und den Strahltriebwerken 3 ist je ein hydraulischer doppeltwirkender Stellmotor 20 angeordnet, wobei dessen Kolben über die Kolbenstange 22 am Tragflügel 2 angelenkt und dessen Zündergehäuse

23 mit dem Strahltriebwerk gelenkig verbunden ist. Die den Stellmotoren 20 zugeordnete Druckmittelsteuereinrichtung ist später noch näher erläutert. so

Wie insbesondere die F i g. 2, 3 und 5 erkennen lassen, setzt sich die Strahlablenkeinrichtung 5 aus dem mit dem Strahltriebwerk verbundenen Strahlrohr 24, einem daran anschließenden Zwischcnrohrteil 25 und einem hinteren Endrohrleil 26 zusammen. Das Zwi- as schenrohrteil 25 ist dabei gegenüber dem Strahlrohr

24 und das Endrohrteil 26 gegenüber dem Zwischenrohrteil 25 drehbar angeordnet. Das Stiahlrohr 24 und das Endrohrteil 26 ist je an der dem Zwischenrohrteil25 zugekehrten Stirnfläche 28 bzw. 29 schräg ausgebildet, wobei die Abschrägungen 28 bzw. 29 mit Abschrägungen 30 bzw. 31 an den Enden des Zwischenrohrteiles25 übereinstimmen.

Wie insbesondere die Fig. 3 und 5 erkennen lassen, sind an den einander zugekehrten, die Abschrägungcn 28 bzw. 29 aufweisenden Enden des Strahlrohres 24 bzw. des Endrohrteiles 26 Zahnkränze 35 bzw. 36 fest angebracht, wobei jeder dieser Zahnkränze mit einem Zahnrad 37 bzw. 38 in ständigem Eingriff steht. Beide Zahnräder weisen die gleichen Abmessungen auf und stehen über eine aus Wellenteilen 40 bzw. 41 und einem Kardangelenk 42 bestehende Gelenkwelle in trieblicher Verbindung. An Stelle der Gelenkwelle kann auch eine biegsame Welle angeordnet werden. Die beiden Wellenteile 40 bzw. 41 sind am Zwischenrohrleil 25 mittels an diesen angebrachten Lagerungen 44 bzw. 45 frei drehbar gehalten. Ferner ist am Ende des Strahlrohres 24 ein Antriebsmotor 46 angeordnet, dessen Antriebswelle ein Ritzel 47 trägt. Dieses Ritzel ist in ständigem Eingriff mit einem am Zwischenrohrteil 25 festen Zahnkranz 46. Der Antriebsmotor 46 ist hierbei als Hydraulikmotor üblicher Bauart ausgeführt und ist über eine hier nicht dargestellte Druckmittelsteuereinrichtung an eine Druckmittelfördereinrichtung angeschlossen. Gleichzeitig ist auch der hydraulisch wirkende Stellmotor 20 an die Druckmittelsteuereinrichtung angeschlossen, so daß beide Motoren 20 und 46 in bestimmter Abhängigkeit voneinander arbeiten.

In F i g. 4 ist noch eine Verstelleinrichtung 50 dargestellt, die dazu dient, einen an den Strahltriebwerken 3 angebrachten Teil 51 der Verkleidung 9 der Aufhängung4 bei einer Ausschwenkung in Umfangsrichtung an den Triebwerken 3 zu verstellen. Es ist dazu eine in Umfängsrichtung an der Triebwerksverkleidung 9 gebildete Führung 49 vorgesehen, in der sich, der Teil 51 der Verkleidung 12 der Triebwerksaufhängung 4 führt. Die Verstellbewegung wird durch einen hydraulischen Stellmotor 53 bewirkt. Entsprechend der Schwenkbewegung der Triebwerke um die Achsen 18 sind auch die aneinander anstoßenden Flächen 54 bzw. 55 der Verkleidung 12 entsprechend der Lage der Achsen 18 in der gleichen Weise geneigt ausgeführt,

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende; Bei vertikalem Start oder Landung und innerhalb der Stand- und Leerlaufphasc der Triebwerke 3 bei am Boden befindlichem Flugzeug werden die beiden Strahltriebwerke 3 um die Achsen 18 gleichzeitig geschwenkt und in eine Lage gebracht, in der die Triebwcikseinläufe 8 sowohl um den Betrag b in einen größeren Abstand in bezug auf die Längsmittelebene E-E und gleichzeitig um den Betrage in einen größeren Abstand gegenüber der Bodenfläche aus der horizontalen Normalstellung gebracht werden. Die Verstellung der Strahltriebwerke 3 wird bewirkt durch den Stellmotor 20 über eine hier nicht dargestellte Druckmittclstcucrcinrichtung. Gleichzeitig mit der Schwenkbewegung der Strahltriebwerke 3 erfolgt über die Druckmittelsteucreinrichtung auch eine zwangläufige Betätigung des Stellmotors 46 für die Verstellung der Strahlablenkeinrichtung 5. Der Stellmotor 46 treibt über sein Ritzel 47 und den Zahnkranz 48 das Zwischenrohrteil 25 an. Infolge der Abschrägungen 28 bzw. 30 am Strahlrohrende bzw. am Zwischenrohrteil 25 erfolgt eine Drehung des Zwischenrohrteiles 25 und gleichzeitig eine Schwenkung desselben aus der in Fig. 2 bzw. 5 gezeigten stark ausgezogen dargestellten Lage. Durch die Bewegung des Zwischenrohrteiles 25 wird auch das an diesem gehaltene Kardangelenk 42 mit den Wellenteilen 40 und 41 sowie der daran drehfesten Zahnräder 37 und 38 mitbewegt. Diese Bewegung bewirkt, daß sich das Zahnrad 37 am Zahnkranz 35 des stehenden Strahlrohres 24 abwälzt und diese Abwälzbewegung über die Wellenteile 40 und 41 sowie das Kardangelenk 42 auf das Zahnrad 38 übertragen wird. Das Zahnrad 38 bewirkt durch den Eingriff in den Zahnkranz 36 eine entgegengesetzte Drehung des Endrohrteiles 26 gegenüber dem Zwischenrohrteil 25. Infolge der Abschrägungen 31 bzw. 29 am Zwischenrohrteil 25 bzw. am Endrohrteil 26 und der Bewegungsübertragung im Verhältnis 1 : 1 wird das Zwischenrohrteil 25 und das Endrohrteil 26 um gleiche jedoch entgegengesetzt gerichtete Beträge geschwenkt, so daß die Strahlrichtungsänderungen aus der Horizontalen in die Vertikale oder umgekehrt ohne die Erzeugung einer seitlichen Schubkomponente stets in zueinander und zur Flugzeuglängsmittelebene parallelen Ebenen in Verbindung mit der Triebwerksschwenkbewegung erfolgt. Die zwangläufige Kopplung zwischen dem Stellmotor 20 für die Triebwerksschwenkung und dem Stellmotor 46 für die Verstellung der Strahlablenkeinrichtung 5 über die Druckmittelsteuereinrichtung ist dabei so getroffen, daß in maximaler Schwenkstellung der Triebwerke 3 die Strahlaustritte vertikal gegen die Bodenfläche gerichtet sind und die Strahlvektoren in einer gemeinsamen den Schwerpunkt des Flugzeuges enthaltenden Ebene angreifen. Während der Schwenkbewegung der Strahltriebwerke 3 wird dabei durch eine so weit als möglich gegen das hintere Ende der Triebwerke verlegte Anlenkung am Tragflügel 2 erreicht, daß nur relativ geringe Änderungen der Länge der Hebelarme an denen die Schubvektoren der Strahltriebwerke in bezug auf die Nickachse des Flug-

zeuges zum Flugzeugschwerpunkt S angreifen, auftreten. In der maximalen Schwenklage der Strahltriebwerke und vertikal gegen die Bodenfläche gerichteten Strahlaustrilten ist der Winkel, den. die Triebwerkslängsachsen und die Achsen der StraWablenkeinrichtungen 5 bzw. der Endrohrteile zwischen sich einschließen, wesentlich größer als 90°, wodurch Verluste durch die Strahlablenkung relativ klein gehalten werden.

IO

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Flugzeug mit mindestens je einem aixial durchströmten Strahltriebwerk zu beiden Seiten seiner senkrechten Längsmittelebene, die aus einer Stellung zur Vortriebserzeugung in eine Stellung zur Auftriebserzeugung schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahltriebwerke in ihrer Stellung zur Auftriebserzeugung eine nach auswärts geneigte Lage einnehmen, so daß ihre Lufteinläufe einen größeren Abstand von der senkrechten Längsmittelebene des Flugzeuges haben als ihre Auslaßdüsen, und daß den Strahltriebwerken je eine die Treibgase aus ihrer Austrittsrichtung in eine Richtung senkrecht nach unten ablenkende Strahlablenkrichtung zugeordnet ist.

2. Flugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Abhängigkeit zwischen der Schwenkbewegung der Strahltriebwerke (3) und der Verstellbewegung der Strahlablenkeinrichtungen (S) Kopplungsmittel vorgesehen sind.

3. Flugzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Strahlablenkerrichtungen (5) auch eine Strahlrichtungsänderang in zueinander und zur Flugzeuglängsmittelebene (E-E) parallelen Ebenen oder annähernd in diesen Ebenen vorgenommen werden kann.

4. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlablenkeinrichtungen (5) aus mindestens zwei Rohrteilen bestehen, die mit geneigten Stirnflächen aneinanderstoßen und durch Übertragungsglieder (35, 36, 37, 38, 40,41) zwangläufig relativ gegeneinander drehbar sind.

5. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Zwischenrohrteil (25) über eine Gelenkwelle (42) miteinander in trieblicher Verbindung stehende Zahnräder (37 bzw. 38) gelagert sind, die je mit einem am Strahlrohr (24) bzw. am Endrohrteil (26) festen Zahnkranz (35 bzw 36) in ständigem Eingriff stehen.

6. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwenkung der Strahltriebwerke (3) und jdie Verstellung der Strahlablenkeinrichtungen (5) über die Kopplungsmittel abhängig voneinander arbeitende Antriebsanlagen (20 bzw. 46) vorgesehen sind.

7. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanlagen durch Hydraulikmotoren und die Kopplungsmittel durch eine Druckmittelsteuereinrichtung gebildet sind.

8. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (18) der Strahltriebwerke (3) möglichst nahe dem Strahlaustritt (7) liegen.

9. Flugzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlvektoren bei vertikal gerichtetem Strahlaustritt in einer den Flugzeugschwerpunkt (S) enthaltenden gemeinsamen Ebene liegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen